CN110469495A - 一种多水泵供水系统的故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多水泵供水系统的故障诊断方法，属于供水系统技术领域，包括：每个所述监测传感器分别采集关联于所述水泵的水泵运行信息并输出；所述故障诊断模块接收所述水泵运行信息并根据预置的故障分析程序对所述水泵运行信息进行分析处理，以获取关联于所述水泵的故障信息并输出；所述物联网通信模块接收所述水泵运行信息和所述故障信息并发送至控制端。本发明的有益效果：多水泵供水系统集成物联网通信模块实现通信功能，可以将供水设备的状态和故障信息持续的发送到控制端，可以及时掌握水泵的运行状态和故障，及时对故障做出反应，减少停机时间，缩短维护周期。

Description

一种多水泵供水系统的故障诊断方法

技术领域

本发明涉及供水系统技术领域，尤其涉及一种多水泵供水系统的故障诊断方法。

背景技术

目前对于恒压供水采用的模式是利用通用或专用变频器拖动异步电动机来实现恒压供水。一般分为两种模式，一类是可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)+变频器+交流异步电动机+水泵的方式；另一类是利用变频器的简单控制功能，变频器+交流异步电动机+水泵，二者的区别在于有没有PLC控制器。这种供水方式存在的问题是：

系统没有物联网通信功能，系统的运行状态和故障信息难以及时发现，不利于保证系统长期稳定运行。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明涉及一种多水泵供水系统的故障诊断方法。

本发明采用如下技术方案：

一种多水泵供水系统的故障诊断方法，所述多水泵供水系统包括多个一体化水泵，所述一体化水泵包括水泵、集成在所述水泵上的永磁同步电机、集成在所述永磁同步电机上的变频器、集成在所述变频器上的控制器以及集成在所述控制器上的故障诊断模块，所述一体化水泵内置有物联网通信模块，所述变频器内置有多个监测传感器；

所述故障诊断方法包括：

步骤S1、每个所述监测传感器分别采集关联于所述水泵的水泵运行信息并输出；

步骤S2、所述故障诊断模块接收所述水泵运行信息并根据预置的故障分析程序对所述水泵运行信息进行分析处理，以获取关联于所述水泵的故障信息并输出；

步骤S3、所述物联网通信模块接收所述水泵运行信息和所述故障信息并发送至控制端。

优选的，所述监测传感器包括：

电流传感器，所述电流传感器连接所述变频器的预设电流接口，用于采集所述变频器的电流信息；

电压传感器，所述电压传感器连接与所述变频器连接的压力变送器的预设电压接口，用于采集所述压力变送器的电压信息；

温度传感器，所述电压传感器连接所述变频器的预设温度接口，用于采集所述变频器的定子绕组的温度信息；

所述水泵运行信息包括所述电流信息、所述电压信息以及所述温度信息。

优选的，所述监测传感器还包括：

无水传感器，所述无水传感器包括两个防腐蚀电极，所述两个防腐蚀电极内置于所述水泵的出水口内壁两侧，每个所述防腐蚀电极分别通过信号线接入相应的所述控制器的数字量输入接口，用于采集所述水泵的水量信息；

所述水泵运行信息还包括所述水量信息。

优选的，所述故障诊断模块内置有自学习数据库，所述自学习数据中存储有多个故障分析模型，所述步骤S2中，所述故障分析程序基于所述多个故障分析模型对所述水泵运行信息进行分析处理。

优选的，所述物联网通信模块为NB-IOT模块。

优选的，所述控制端为与所述物联网通信模块通信连接的云平台。

优选的，所述步骤S2包括：

步骤S21a、所述水泵在发生预设故障时向所述故障诊断模块发送第一报警信息；

步骤S22a、所述故障诊断模块接收所述第一报警信息后激活，并接收所述水泵运行信息并根据预置的故障分析程序对所述水泵运行信息进行分析处理，以获取关联于所述水泵的故障信息并输出。

优选的，多水泵供水系统还内置有故障预测模块，用于接收所述水泵运行信息并根据预设策略进行分析处理，以获取关联于所述水泵的故障预测信息并输出。

优选的，所述步骤S2包括：

步骤S21b、所述故障预测模块在获取所述故障预测信息时向所述故障诊断模块发送第二报警信息；

步骤S22b、所述故障诊断模块接收所述第二报警信息后激活，并接收所述水泵运行信息并根据预置的故障分析程序对所述水泵运行信息进行分析处理，以获取关联于所述水泵的故障信息并输出。

本发明的有益效果：多水泵供水系统集成物联网通信模块实现通信功能，可以将供水设备的状态和故障信息持续的发送到控制端，可以及时掌握水泵的运行状态和故障，及时对故障做出反应，减少停机时间，缩短维护周期

附图说明

图1为本发明的一种优选实施例中，多水泵供水系统的功能模块示意图；

图2为本发明的一种优选实施例中，多水泵供水系统的故障诊断方法的流程图；

图3为本发明的一种优选实施例中，步骤S2的流程图之一；

图4为本发明的一种优选实施例中，步骤S2的流程图之二。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

如图1-2所示，一种多水泵供水系统的故障诊断方法，上述多水泵3供水系统包括多个一体化水泵1，上述一体化水泵1包括水泵3、集成在上述水泵3上的永磁同步电机4、集成在上述永磁同步电机4上的变频器5、集成在上述变频器5上的控制器6以及集成在上述控制器6上的故障诊断模块8，上述一体化水泵1内置有物联网通信模块，上述变频器5内置有多个监测传感器7；

上述故障诊断方法包括：

步骤S1、每个上述监测传感器7分别采集关联于上述水泵3的水泵3运行信息并输出；

步骤S2、上述故障诊断模块8接收上述水泵3运行信息并根据预置的故障分析程序对上述水泵3运行信息进行分析处理，以获取关联于上述水泵3的故障信息并输出；

步骤S3、上述物联网通信模块接收上述水泵3运行信息和上述故障信息并发送至控制端2。

在本实施例中，多水泵供水系统集成物联网通信模块实现通信功能，可以将供水设备的状态和故障信息持续的发送到控制端2，可以及时掌握水泵3的运行状态和故障，及时对故障做出反应，减少停机时间，缩短维护周期。

其中，为了实现电机低速时效率高，本发明采用永磁同步电机4(PMSM)驱动水泵3的方式，彻底改变了目前传统采用交流异步电动机的方式。把变频器5和永磁同步电动机两个技术有机结合，是一款效率高、力矩惯量比高、能量密度高、环保低碳的电机，有效解决现有产品的低效等问题，具有运行稳定、维护方便、操作简单、效率高、节能效果显著、环保低碳等优点。城市供水对城市经济社会的发展和人民生活水平的质量有着密切的联系。城市供水企业的发展也和民生息息相关，但仅靠提高水价来发展城市供水企业不可持续，节能降耗是供水企业发展的一条必经之路、可持续发展之路。降低城市供水企业的能耗，可以为企业节约开支，降低生产成本。同时，节能降耗减少了碳排放，发展低碳经济，符合国家政策。项目利用自主技术研发，技术水平国际先进，符合国家重点支持的高新技术领域，具有突出经济社会效益。

具体实现方式为：一体化水泵1设计是将水泵3、永磁同步电动机4、变频器5及控制系统(即控制器6)集成为一体。永磁同步电机4比同功率的异步电动机体积小，效率高，工作高效区间宽，特别是在。在永磁同步电动机4的上端放置变频器5部分，该变频器5部分是经过专门优化设计的，体积和外形与电动机融为一体。变频器5内置变频供水系统控制软件，无需外部设置专门的控制器6，可以实现单台设备所有供水功能。由于一体化系统体积变小，散热是面临的重要问题，系统设计有特殊的散热通道，利用变频器5的风扇和通道实现系统的散热。保证在环境温度下，降低一体化水泵1的温度。

一体化变频器5部分设计。一体化水泵1由于高度集成化，使得变频器5部分的空间变小，变频器5的散热性能收到严重影响。而散热是影响变频器5主要性能的因素。为了解决散热问题，将变频器5的结构进行了重新设计，首先变频器5的逆变部分IGBT分布在周边靠接壳体的部分，并在壳体上专门设计了散热风道，这样一是热量不会集中，避免局部温度升高；二是利用风道快速将IGBT热量带走。控制器6内嵌供水系统软件集成包，该包内包含了专门开发的供水程序控制算法，如单水泵3控制程序，多台水泵3调度程序等。通过简单设计就可以实现系统安装规定的控制算法进行运行。变频器5I/O版集成了温度传感器、振动传感器、无水传感器等接口，外部传感信号直接接入变频器5，实现一体化水泵1的集中控制。内置系统自动校时功能，通过网络，系统与平台进行授时通信，接受中心的授时指令，设置一体化水泵1系统的系统时间。可以实现系统的自动校时，保证功能信息时间的准确性和报警信息的及时有效性。

较佳的实施例中，上述监测传感器7包括：

电流传感器，上述电流传感器连接上述变频器5的预设电流接口，用于采集上述变频器5的电流信息；

电压传感器，上述电压传感器连接与上述变频器5连接的压力变送器的预设电压接口，用于采集上述压力变送器的电压信息；

温度传感器，上述电压传感器连接上述变频器5的预设温度接口，用于采集上述变频器5的定子绕组的温度信息；

上述水泵3运行信息包括上述电流信息、上述电压信息以及上述温度信息。

较佳的实施例中，上述监测传感器7还包括：

无水传感器，上述无水传感器包括两个防腐蚀电极，上述两个防腐蚀电极内置于上述水泵3的出水口内壁两侧，每个上述防腐蚀电极分别通过信号线接入相应的上述控制器6的数字量输入接口，用于采集上述水泵3的水量信息；

上述水泵3运行信息还包括上述水量信息。

在本实施例中，由于目前所有的水泵3是没有无水检测传感器的。通常都是通过判断电机的电流和符合情况进行判断是否无水。这种判读不是直接检测，存在很大的不准确些，无法有效地保护水泵3。一体化水泵1内部集成有无水传感器，直接检测水泵3内是否有水，提高了准确性，有效地保护了水泵3。无水检测传感器采用了机械和电气相结合的方案，提高了传感器本身的准确性和可靠性。具体实现时，水泵3出水口内壁两侧内置一对防腐蚀电极作为无水传感器，电极两侧的信号线接入控制器6数字量输入接口，控制器6监测输入信号的状态。利用水的导电性，当泵内有水时，电极接通，传感器电信号接入控制器6，控制器6接收到电信号，表明泵内有水，否则泵内无水。利用无水传感器和电机的电流大小组合，可以判断水泵3空载或者无水工作。

较佳的实施例中，上述故障诊断模块8内置有自学习数据库，上述自学习数据中存储有多个故障分析模型，上述步骤S2中，上述故障分析程序基于上述多个故障分析模型对上述水泵3运行信息进行分析处理。

较佳的实施例中，上述物联网通信模块为NB-IOT模块。

较佳的实施例中，上述控制端2为与上述物联网通信模块通信连接的云平台。

较佳的实施例中，上述步骤S2包括：

步骤S21a、上述水泵3在发生预设故障时向上述故障诊断模块8发送第一报警信息；

步骤S22a、上述故障诊断模块8接收上述第一报警信息后激活，并接收上述水泵3运行信息并根据预置的故障分析程序对上述水泵3运行信息进行分析处理，以获取关联于上述水泵3的故障信息并输出。

较佳的实施例中，多水泵3供水系统还内置有故障预测模块9，用于接收上述水泵3运行信息并根据预设策略进行分析处理，以获取关联于上述水泵3的故障预测信息并输出。

较佳的实施例中，上述步骤S2包括：

步骤S21b、上述故障预测模块9在获取上述故障预测信息时向上述故障诊断模块8发送第二报警信息；

步骤S22b、上述故障诊断模块8接收上述第二报警信息后激活，并接收上述水泵3运行信息并根据预置的故障分析程序对上述水泵3运行信息进行分析处理，以获取关联于上述水泵3的故障信息并输出。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (9)

1.一种多水泵供水系统的故障诊断方法，其特征在于，所述多水泵供水系统包括多个一体化水泵，所述一体化水泵包括水泵、集成在所述水泵上的永磁同步电机、集成在所述永磁同步电机上的变频器、集成在所述变频器上的控制器以及集成在所述控制器上的故障诊断模块，所述一体化水泵内置有物联网通信模块，所述变频器内置有多个监测传感器；

所述故障诊断方法包括：

步骤S1、每个所述监测传感器分别采集关联于所述水泵的水泵运行信息并输出；

步骤S2、所述故障诊断模块接收所述水泵运行信息并根据预置的故障分析程序对所述水泵运行信息进行分析处理，以获取关联于所述水泵的故障信息并输出；

步骤S3、所述物联网通信模块接收所述水泵运行信息和所述故障信息并发送至控制端。

2.如权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，所述监测传感器包括：

电流传感器，所述电流传感器连接所述变频器的预设电流接口，用于采集所述变频器的电流信息；

电压传感器，所述电压传感器连接与所述变频器连接的压力变送器的预设电压接口，用于采集所述压力变送器的电压信息；

温度传感器，所述电压传感器连接所述变频器的预设温度接口，用于采集所述变频器的定子绕组的温度信息；

所述水泵运行信息包括所述电流信息、所述电压信息以及所述温度信息。

3.如权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，所述监测传感器还包括：

无水传感器，所述无水传感器包括两个防腐蚀电极，所述两个防腐蚀电极内置于所述水泵的出水口内壁两侧，每个所述防腐蚀电极分别通过信号线接入相应的所述控制器的数字量输入接口，用于采集所述水泵的水量信息；

所述水泵运行信息还包括所述水量信息。

4.如权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，所述故障诊断模块内置有自学习数据库，所述自学习数据中存储有多个故障分析模型，所述步骤S2中，所述故障分析程序基于所述多个故障分析模型对所述水泵运行信息进行分析处理。

5.如权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，所述物联网通信模块为NB-IOT模块。

6.如权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，所述控制端为与所述物联网通信模块通信连接的云平台。

7.如权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

步骤S21a、所述水泵在发生预设故障时向所述故障诊断模块发送第一报警信息；

步骤S22a、所述故障诊断模块接收所述第一报警信息后激活，并接收所述水泵运行信息并根据预置的故障分析程序对所述水泵运行信息进行分析处理，以获取关联于所述水泵的故障信息并输出。

8.如权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，多水泵供水系统还内置有故障预测模块，用于接收所述水泵运行信息并根据预设策略进行分析处理，以获取关联于所述水泵的故障预测信息并输出。

9.如权利要求8所述的故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

步骤S21b、所述故障预测模块在获取所述故障预测信息时向所述故障诊断模块发送第二报警信息；

步骤S22b、所述故障诊断模块接收所述第二报警信息后激活，并接收所述水泵运行信息并根据预置的故障分析程序对所述水泵运行信息进行分析处理，以获取关联于所述水泵的故障信息并输出。